本發(fā)明涉及一種車窗升降控制系統(tǒng)及其控制方法，特別是一種帶防夾功能的車窗控制系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)：

為了方便駕駛員和乘客，大量汽車采用電動(dòng)車窗。電動(dòng)車窗的開啟及關(guān)閉運(yùn)動(dòng)由一車窗升降機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)完成。所述車窗升降機(jī)構(gòu)一般包括電機(jī)及相應(yīng)的傳動(dòng)組件。然而，傳統(tǒng)中用于驅(qū)動(dòng)車窗運(yùn)動(dòng)的電機(jī)多為有刷電機(jī)，設(shè)有定子、轉(zhuǎn)子、電刷等原件。導(dǎo)致所述電機(jī)的尺寸相對較大。同時(shí)，由于電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，與轉(zhuǎn)子相連的換向器與電刷相互磨擦，電刷容易被磨損，導(dǎo)致采用有刷電機(jī)的電動(dòng)車窗故障率高，壽命低。另外，現(xiàn)有的電動(dòng)車窗通常要引入自動(dòng)升降系統(tǒng)。引入自動(dòng)升降系統(tǒng)的電動(dòng)車窗需要引入防夾功能，因此需要安裝開關(guān)霍爾傳感器用于判定車窗的位置，使得采用有刷電機(jī)帶來的成本優(yōu)勢大大削弱。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述狀況，有必要提供一種體積相對較小、故障率低、成本合理的車窗升降控制系統(tǒng)及控制方法。

一種車窗升降控制系統(tǒng)，用于控制車窗的升降，所述車窗升降系統(tǒng)包括車窗電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制模組、逆變器及轉(zhuǎn)子位置傳感器，所述車窗電機(jī)為無刷直流電機(jī)，該電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制模組根據(jù)轉(zhuǎn)子位置傳感器獲得的轉(zhuǎn)子位置反饋信號驅(qū)動(dòng)逆變器而控制車窗電機(jī)旋轉(zhuǎn)，所述車窗升降控制系統(tǒng)還設(shè)有防夾控制模組，所述防夾控制模組包括脈沖計(jì)數(shù)器、計(jì)數(shù)比較器、障礙判定單元及防夾指令單元，所述脈沖計(jì)數(shù)器用于記錄車窗上升過程中轉(zhuǎn)子位置傳感器 產(chǎn)生脈沖個(gè)數(shù)，計(jì)數(shù)比較器用于測得的脈沖個(gè)數(shù)與預(yù)定的閥值進(jìn)行比較而判斷是否處于防夾區(qū)，當(dāng)判斷位于防夾區(qū)時(shí)啟動(dòng)障礙判定單元，當(dāng)所述障礙判定單元判定到障礙物存在時(shí)，所述防夾指令單元向電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制模組發(fā)出防夾指令，電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制模組根據(jù)防夾指令驅(qū)動(dòng)逆變器，使得電機(jī)反轉(zhuǎn)。

一種車窗升降控制方法，包括如下步驟：提供一無刷直流電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)車窗升降；根據(jù)外部命令及電機(jī)位置反饋信號運(yùn)轉(zhuǎn)所述無刷直流電機(jī)；根據(jù)電機(jī)位置反饋信號判斷車窗是否處于防夾區(qū)間；當(dāng)判定車窗位于防夾區(qū)間時(shí)，根據(jù)電機(jī)運(yùn)行參數(shù)判斷車窗上升是否存在障礙物；當(dāng)判定存在障礙物時(shí)，控制電機(jī)執(zhí)行防夾動(dòng)作。

本發(fā)明的電機(jī)升降控制系統(tǒng)采用無刷直流電機(jī)，同時(shí)利用無刷直流電機(jī)固有的轉(zhuǎn)子位置傳感器產(chǎn)生的位置反饋信號來執(zhí)行防夾動(dòng)作，從而具有體積小，故障率低，成本合理的優(yōu)點(diǎn)。

為了能更進(jìn)一步了解本發(fā)明的特征以及技術(shù)內(nèi)容，請參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說明與附圖，然而所附圖僅提供參考與說明用，并非用來對本發(fā)明加以限制。

附圖說明

附圖中：

圖1是本發(fā)明車窗電機(jī)升降控制系統(tǒng)的一實(shí)施方式的的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明車窗電機(jī)升降控制系統(tǒng)的另一實(shí)施方式的的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖1中逆變器一實(shí)施方式的的電路圖；

圖4是圖1中逆變器另一實(shí)施方式的的電路圖；

圖5是本發(fā)明車窗電機(jī)升降控制方法的一實(shí)施方式的的流程圖

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，通過對本發(fā)明的具體實(shí)施方式詳細(xì)描述，將使本發(fā)明的技術(shù)方案及其他有益效果顯而易見。

如圖1所示是，本發(fā)明車窗升降控制系統(tǒng)用于控制一車窗80升降。所述車窗升降控制系統(tǒng)包括車窗電機(jī)10、電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制模組20、逆變器30、轉(zhuǎn)子位置傳感器40及防夾控制模組50。

所述車窗電機(jī)10為三相或者單相無刷直流電機(jī)。所述車窗電機(jī)10通過齒輪減速箱、車窗牽引絲等傳動(dòng)組件連接該車窗80，從而將該車窗電機(jī)10轉(zhuǎn)軸輸出的動(dòng)力傳遞到車窗80，形成驅(qū)動(dòng)車窗80升降的牽引力。

所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模組20用于對外部命令進(jìn)行分析和執(zhí)行，具有數(shù)據(jù)運(yùn)算以及驅(qū)動(dòng)逆變器30的功能。所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模組20包括命令接收單元21、運(yùn)算單元23及驅(qū)動(dòng)單元25。命令接收單元21接收外部命令，例如通過車窗按鍵輸入的車窗上升、下降或者停止的指令。運(yùn)算單元23根據(jù)接收到指令進(jìn)行運(yùn)算得到相應(yīng)的電機(jī)控制信號。驅(qū)動(dòng)單元25根據(jù)電機(jī)控制信號形成常規(guī)驅(qū)動(dòng)信號并驅(qū)動(dòng)逆變器30給車窗電機(jī)10各繞組供電或斷電，從而可啟動(dòng)或停止電機(jī)及控制車窗電機(jī)10的啟動(dòng)方向。

由于車窗電機(jī)10為無刷直流電機(jī)，為了保證車窗電機(jī)10的持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，需要利用轉(zhuǎn)子位置傳感器40檢測電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置，在電機(jī)轉(zhuǎn)子50轉(zhuǎn)過預(yù)設(shè)位置時(shí)通過所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制模組20驅(qū)動(dòng)逆變器30運(yùn)作，使得車窗電機(jī)10進(jìn)行換相。具體而言，轉(zhuǎn)子位置傳感器40與所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制模組20的運(yùn)算單元23相連，接收轉(zhuǎn)子位置傳感器40的位置反饋信號。運(yùn)算單元23根據(jù)該位置反饋信號形成換相信號，驅(qū)動(dòng)單元25根據(jù)換相信號生成換相指令而驅(qū)動(dòng)逆變器30執(zhí)行換相動(dòng)作，保證車窗電機(jī)10連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)控制車窗80自動(dòng)升降的目的。所述轉(zhuǎn)子位置傳感器40包括一個(gè)或多個(gè)開關(guān)霍爾傳感器。每一個(gè)開關(guān)霍爾傳感器隨著電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生連續(xù)的方波信號。

在其中一實(shí)施方式中，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模組20還包括電機(jī)轉(zhuǎn)向判定單元27，用于判斷電機(jī)的實(shí)際旋轉(zhuǎn)方向，并判斷電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)向是否于命令接收單元21所接收的控制命令一致，當(dāng)兩者不一致時(shí)，發(fā)出故障信號。需要指出的是，當(dāng)設(shè)有所述電機(jī)轉(zhuǎn)向判定單元27時(shí)，所述轉(zhuǎn)子位置傳感器40包括至少兩個(gè)開關(guān)霍爾傳感器，所述電機(jī)轉(zhuǎn)向判定單元27通過采集到的所述兩個(gè)開關(guān)霍爾傳感器產(chǎn)生的方波信號的時(shí)序關(guān)系判斷電機(jī)的轉(zhuǎn)向。

具體而言，當(dāng)該車窗電機(jī)10為三相無刷直流電機(jī)時(shí)，所述轉(zhuǎn)子位置傳感器40包括三個(gè)開關(guān)霍爾傳感器，所述三個(gè)開關(guān)霍爾傳感器的對應(yīng)檢測電機(jī)轉(zhuǎn)子相對于定子繞組的三相的位置，因此，相鄰兩開關(guān)霍爾傳感器的位置相差120度電角度。可以利用三個(gè)開關(guān)霍爾傳感器中任意兩個(gè)開關(guān)霍爾傳感器或者是全部所述三個(gè)開關(guān)霍爾傳感器產(chǎn)生的方波信號的時(shí)序關(guān)系判斷電機(jī)的實(shí)際 轉(zhuǎn)向。當(dāng)該車窗電機(jī)10為單相無刷直流電機(jī)時(shí)并未設(shè)所述電機(jī)轉(zhuǎn)向判定單元27，所述轉(zhuǎn)子位置傳感器模組50包括一個(gè)開關(guān)霍爾傳感器即可，當(dāng)然，如前所述，當(dāng)設(shè)所述電機(jī)轉(zhuǎn)向判定單元27時(shí)，需要兩個(gè)開關(guān)霍爾傳感器，其中一個(gè)開關(guān)霍爾傳感器用來運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)，并通過兩個(gè)開關(guān)霍爾傳感器組合判定電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。

所述逆變器30為一橋式開關(guān)電路。如圖2所示，當(dāng)采用三相無刷直流電機(jī)時(shí)，所述橋式開關(guān)電路通常為包括6個(gè)功率管開關(guān)的三相橋式開關(guān)電路。如圖2所示，當(dāng)采用單相無刷直流電機(jī)時(shí)，所述橋式開關(guān)電路通常為4個(gè)晶體管開關(guān)組成的h型橋式開關(guān)電路。所述功率管開關(guān)可以為mosfet(金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)

所述防夾控制模組50包括脈沖計(jì)數(shù)器51，計(jì)數(shù)比較器53、障礙判定單元55及防夾指令單元57。由于轉(zhuǎn)子位置傳感器40為一個(gè)或多個(gè)開關(guān)霍爾傳感器，隨著電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，所述轉(zhuǎn)子位置傳感器40產(chǎn)生方波脈沖信號，脈沖的個(gè)數(shù)與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)成正比。由于傳動(dòng)模組具有固定的減速比，因此，脈沖的個(gè)數(shù)與車窗的位置線性對應(yīng)，通過記錄脈沖的個(gè)數(shù)便可檢測車窗的位置。在一實(shí)施方式中，所述車窗電機(jī)10為三相無刷直流電機(jī)，所述轉(zhuǎn)子位置傳感器40包括三個(gè)開關(guān)霍爾傳感器，所述脈沖計(jì)數(shù)器51用于記錄車窗80上升過程中其中三個(gè)開關(guān)霍爾傳感器產(chǎn)生的脈沖數(shù)量。在另一實(shí)施方式中，所述車窗電機(jī)80為單相無刷直流電機(jī)，所述轉(zhuǎn)子位置傳感器40包括兩個(gè)開關(guān)霍爾傳感器，所述脈沖計(jì)數(shù)器51用于記錄車窗80上升過程中其中一個(gè)開關(guān)霍爾傳感器產(chǎn)生的脈沖數(shù)量。計(jì)數(shù)比較器53用于將脈沖計(jì)數(shù)器51記錄的脈沖個(gè)數(shù)與預(yù)定的閥值進(jìn)行比較，根據(jù)記錄的脈沖個(gè)數(shù)與閥值的關(guān)系確定車窗是否處于防夾區(qū)。例如，所述閥值包括上限閥值及下限閥值，當(dāng)記錄的脈沖個(gè)數(shù)位于上限閥值及下限閥值之間時(shí)，判定車窗處于防夾區(qū)而啟動(dòng)障礙判定單元55。

障礙判定單元55可以通過測定電機(jī)的速度、電機(jī)繞組的電流及電機(jī)輸出扭矩三者中至少一個(gè)，并與預(yù)設(shè)的閥值進(jìn)行比較而判斷車窗上升是否遇到障礙物。由于轉(zhuǎn)子位置傳感器40產(chǎn)生的脈沖寬度與車窗電機(jī)10的轉(zhuǎn)速正相關(guān)，通過檢測轉(zhuǎn)子位置傳感器40產(chǎn)生的脈沖寬度可以表征電機(jī)的轉(zhuǎn)速。在一實(shí)施方式中，所述障礙判定單元55包括脈寬記錄器及脈寬比較器。所述脈寬記錄器用于記錄轉(zhuǎn)子位置傳感器40產(chǎn)生的脈沖寬度。所述脈寬比較器用于將錄得 的脈沖寬度與一預(yù)設(shè)的閥值進(jìn)行比較。當(dāng)錄得的脈沖寬度大于該預(yù)設(shè)閥值時(shí)，所述障礙判定單元55判定障礙物存在。當(dāng)所述車窗電機(jī)10為三相無刷直流電機(jī)時(shí)，所述轉(zhuǎn)子位置傳感器40包括三個(gè)開關(guān)霍爾傳感器，所述脈寬記錄器用于記錄其中一開關(guān)霍爾傳感器產(chǎn)生的脈沖寬度。當(dāng)所述車窗電機(jī)10為單相無刷直流電機(jī)，所述轉(zhuǎn)子位置傳感器40包括兩個(gè)開關(guān)霍爾傳感器，所述脈寬記錄器用于記錄其中一個(gè)開關(guān)霍爾傳感器產(chǎn)生的脈沖寬度。

所述防夾指令單元57與電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制模組20相連，當(dāng)所述障礙判定單元55判定到障礙物存在時(shí)，所述防夾指令單元57向電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制模組20發(fā)出防夾指令，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制模組20的運(yùn)算單元23根據(jù)防夾指令進(jìn)行運(yùn)算得到相應(yīng)的防夾控制信號。所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制模組20的驅(qū)動(dòng)單元25根據(jù)防夾控制信號形成防夾驅(qū)動(dòng)信號并驅(qū)動(dòng)逆30變器執(zhí)行防夾動(dòng)作，使得車窗電機(jī)10反轉(zhuǎn)。

如圖5所示，本發(fā)明車窗升降控制方法的一實(shí)施方式包括如下步驟：

s10:提供一無刷直流電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)車窗升降。

所述無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)軸通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接車窗。所述車窗電機(jī)通過齒輪減速箱、車窗牽引絲等傳動(dòng)組件連接該車窗，從而將該車窗電機(jī)轉(zhuǎn)軸輸出的動(dòng)力傳遞到車窗，形成驅(qū)動(dòng)車窗升降的牽引力。外部電源通過一逆變器給該無刷直流電機(jī)供電。

s20:根據(jù)外部命令啟動(dòng)所述無刷直流電機(jī)，并根據(jù)感測到的無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子位置反饋信號使所述無刷直流電機(jī)旋轉(zhuǎn)，在一實(shí)施方式中，所述位置反饋信號為方波脈沖信號。

所述步驟20包括：

s21:根據(jù)外部命令進(jìn)行運(yùn)算而得到相應(yīng)的電機(jī)控制信號。所述外部命令包括通過車窗按鍵輸入的車窗上升、下降或者停止的指令。

s22：根據(jù)電機(jī)控制信號形成常規(guī)驅(qū)動(dòng)信號并驅(qū)動(dòng)逆變器給無刷直流電機(jī)電機(jī)各繞組供電或斷電，從而可啟動(dòng)或停止電機(jī)及控制車窗電機(jī)的啟動(dòng)方向。

在一實(shí)施方式中，所述步驟20進(jìn)一步包括：

s23：感測無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子的相對多個(gè)位置的位置反饋信號，通過這些位置反饋信號的時(shí)序關(guān)系判斷電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)向，并將實(shí)際轉(zhuǎn)向與控制信號的控制轉(zhuǎn)向進(jìn)行比較，當(dāng)兩者不一致時(shí)，發(fā)出故障信號。

s30：判斷車窗是否處于防夾區(qū)間。

所述步驟30包括：

s31：記錄位置反饋信號的個(gè)數(shù)；在一實(shí)施方式中，記錄位置反饋信號的個(gè)數(shù)即利用一計(jì)數(shù)器記錄方波脈沖的個(gè)數(shù)。

s32：將記錄的位置反饋信號個(gè)數(shù)與預(yù)設(shè)的閥值進(jìn)行比較，根據(jù)位置反饋信號的個(gè)數(shù)與預(yù)設(shè)的閥值的關(guān)系判斷車窗是否處于防夾區(qū)間。在一實(shí)施方式中，所述預(yù)設(shè)的閥值包括上限閥值及下限閥值，當(dāng)所述反饋信號的個(gè)數(shù)在上限閥值及下限閥值之間時(shí)判定車窗位于防夾區(qū)間。

s40：當(dāng)判定車窗位于防夾區(qū)間時(shí)，判斷車窗上升是否存在障礙物。

所述步驟40包括：

s41：感測無刷直流電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，所述參數(shù)為電機(jī)轉(zhuǎn)速、電機(jī)繞組的電流及電機(jī)輸出扭矩中任意一個(gè)或多個(gè)。當(dāng)轉(zhuǎn)子位置傳感器產(chǎn)生的反饋信號為方波脈沖信號，其脈沖信號的脈沖寬度可用于表征電機(jī)的轉(zhuǎn)速。一實(shí)施方式中，該步驟為記錄位置傳感器產(chǎn)生的脈沖寬度。

s42：將感測到的無刷直流電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)與一預(yù)設(shè)閥值進(jìn)行比較，根據(jù)感測到的無刷直流電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)于對應(yīng)閥值的關(guān)系判斷車窗上升是否存在障礙物。在一實(shí)施方式中，將記錄的置傳感器產(chǎn)生的脈沖寬度與一脈沖寬度的閥值進(jìn)行比較，當(dāng)記錄的置傳感器產(chǎn)生的脈沖寬度大于該閥值時(shí)判定存在障礙物。

s50：當(dāng)判定存在障礙物時(shí)，控制電機(jī)執(zhí)行防夾動(dòng)作。

所述步驟50包括：

s51：當(dāng)判定存在障礙物時(shí)，形成一防夾指令；

s52：根據(jù)防夾指令運(yùn)算得到相應(yīng)的防夾控制信號；

s53：根據(jù)防夾控制信號形成驅(qū)動(dòng)信號用于驅(qū)動(dòng)逆變器執(zhí)行防夾動(dòng)作。該防夾動(dòng)作包括使得該無刷直流電機(jī)反轉(zhuǎn)。